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中試控股技術研究院魯工為您講解：低壓電纜耐壓試驗標準裝置

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

110KV電纜,S=300mm2 500m

220KV電纜,S=500mm2 300m

110KV.220KV開關，變壓器.刀閘試驗。

110KV.220KV開關、主變，GIS試驗。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振技術標準配置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，

這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現任何恢復過電壓。

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

1.變頻串聯諧振試驗裝置以調整輸出頻率激發串聯諧振.

2.變頻串聯諧振耐壓成套裝置包括以下基本部件：

變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容分壓器及附件等。

中試控股以下環境條件下能夠不影響正常試驗：

溫度范圍：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相對溫度：≤90%

3.3系統技術參數如下：

a、輸出電壓波形：正弦波，波形畸變率≤0.5%

b、輸出分辨率：0.1HZ

c、輸出頻率范圍：30～300 HZ

d、額定負載下連續運行時間：30min,且各部件溫升≤35K

e、品質因數：30～300

f、不穩定度：0.01%

g、系統測量精度：1.0級

h、輸入工作電源：380V、50HZ

i、系統噪聲：≤60分貝

3.4系數使用功能：

a、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式，并可任意切換。

b、具備大屏幕顯示，可指示：輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。

c、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。

d、具備過壓、過流保護功能，并可任意整定設置。

e、具備放電保護功能，在高壓發生閃絡時，可自動降電源，同時可以提示“電保護”及相關信息。

f、具備掉電保護功能。

g、具備過熱保護功能。

h、具備零值保護功能，系統和變頻電源只能零啟動、零退出。

i、具備各種數據打印功能。

j、具備系統故障自診斷功能。

三、本裝置特點：

1、主機保護功能齊全，有過流、過壓、閃絡、過熱、零值升壓、掉電保護等功能，出廠前經滿負載試驗合格。

2、勵磁變壓器箱為雙層鋁塑結構，美觀輕巧。高壓側圈為三組線圈，且線圈有原件過壓保護。

3、電抗器可任意組合串聯或并聯。

串聯諧振在電力系統中應用的優點：

1、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以，串聯諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會出現任何恢復過電壓。

二、我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式.

4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、采用了DSP平臺技術，可以方便的根據用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化。

簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?

變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。

元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等

采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。

采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？

為了選對規格，請提供以下技術參數

1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；

2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；

3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；

4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；

5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

串諧計算

為了用戶更好更快的完成試驗，多用計算公式可以節約時間和少帶設備

注意事項及常見問題

1、高壓試驗請注意安全，嚴格按照高壓試驗的規范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關閉本系統，并切斷電源。

2、串聯諧振系統支持的最高電壓為800Kv，實際能夠升到的高壓由激勵變壓器決定，請根據試驗電壓調換合適的激勵變壓器。

3、如果開機后發現變壓器發出非正常聲音，請立即關閉本系統并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。

4、正常“停機”采用逐步降壓停機的方式，保護停機直接快速停機，遇到緊急情況可以直接斷開空開直接關機。

5、如果自動掃頻失敗，請檢查接線或重設掃頻范圍。

6、本系統試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數”中的“分壓變比”是否正確填寫。

變頻電源有如下幾個顯著的特點：

?       波形為脈寬電壓調節的方波。

?       內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單。

?       自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻最大耗時40秒鐘(全頻掃)， 頻率分辨率0.01Hz。

?       自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統自動按設置的程序完成試驗過程。

?       耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據試驗情況進行操作。

?       實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

?       強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全。

?       試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打印。

?       數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。

本文對串諧式限流器從正常運行模式向故障限流模式過渡過程中的轉移電流等進行了仿真研究，得出以下幾點結論，這些結論在實際應用中應引起注意。

    1)串諧式限流器從正常運行模式切換到故障限流模式過程中，其諧振電容C與轉換開關K之間會產生高頻振蕩轉移電流，并在C兩端引起振蕩過電壓，且振蕩電流幅值與轉換開關的閉合時間成振蕩增幅關系、振蕩電壓幅值隨著轉換開關閉合時間的延遲成階梯上升關系。

    2)在諧振電容C支路中串入適當的電感厶c可有效降低上述高頻振蕩的頻率和幅值，但會抬高振蕩回路中的臨界阻尼電阻值，從而延長振蕩衰減時間。

    3)可在轉換開關K支路中串入適當阻尼電阻(如臨界阻尼電阻的1／10)加速振蕩衰減過程，但在短路限流期間阻尼電阻將要流過全部短路電流，因此其功耗極大，選擇時應充分考慮承載容量。

    4)串諧式限流器應采用高速轉換開關，確保線路發生短路時能夠以最快的速度短接電容器、進入故障限流模式，否則其電容器及轉換開關將工作在極其惡劣的條件下。

    5)在短路限流期間(斷路器未跳閘切斷故障回路之前)串諧式限流器的轉換開關將承受全部系統短路電流與電容高頻振蕩電流，當其采用功率半導體器件構成時，應充分考慮能夠承受這種運行工況。

通常逆變器要求功率可調,以滿足不同負載的需求,而串聯諧振逆變器的調功方式大體可分為兩大類直流側調功和逆變側調功。

    直流側調功

    直流側調功方式是在逆變器的直流側進行輸出功率調節的方式,即通過對逆變環節輸入電壓值的調節實現對逆變器輸出功率的調節。通常有兩類直流側調功方式相控整流調功和直流斬波調功。

1.相控整流調功

    整流電路采用全控或半控器件進行可控整流,通過調節觸發角得到不同的整流輸出直流電壓供給逆變環節,從而改變逆變器輸出功率。相控整流方式很大的不足是由于觸發角直接影響到網側功率因數,因此采用相控整流調功時會使系統網側功率因數變低,同時也會給電網帶來不同程度的諧波危害。另外,還有采用半控器件時系統調節響應快速性差等缺點。

    2.直流斬波調功

    直流斬波調功電路拓撲,即在整流與逆變環節之間加入DC/DC變換器,通過調節DC/D變換器的功率器件導通占空比來改變輸出電壓,從而調節感應加熱電源的輸出功率,該模式采用不控整流方式,大大降低了系統對電網的干擾,且提高了網側功率因素但需在主電路增加一級直流調壓和濾波電路,大大增加了電源的體積和成本,且斬波主開關器件工作在硬開關狀態,開關損耗大,不易在高頻及大容量系統中應用。

 

    逆變側調功

 

    逆變側調功即在逆變器側通過對逆變橋功率器件開通關斷的控制改變逆變器輸出電壓的有效值從而實現對逆變器輸出功率的調節。常見的逆變調功方法主要有脈沖頻率調制法、脈沖密度調制法、PWM調制法,下面分別進行介紹。采用逆變側調功方案,就可以在直流側采用不控整流,從而大大提高系統整體網側功率因數,同時逆變側功率調節的響應速度比采用直流側調節要快。

    1.頻率調制

    串聯諧振電路的阻抗頻率特性。如果讓負載工作在感性狀態下,那么負載阻抗將隨頻率的提高而提高,從而減小輸出功率。頻率調制的方式簡單易行,而且容易實現軟開關。但是調節范圍有限,如果要求輸出功率接近零,就要求開關頻率達到無窮大,這顯然是不可能的,所以只有在值較高的時候才比較有優勢

    2.脈沖密度調制

    就是通過控制脈沖密度,從而控制輸出平均功率,來達到控制功率的目的。也就是通過控制加熱時間來控制功率。這種控制方法較容易實現,在傳統的電阻加熱的設備中比較常用。但是由于是間斷加熱,所以加熱效果不好,使加熱對象加熱不均勻,這種方法較少用。

    3.脈沖寬度調制

    該方法通常采用不控整流橋和濾波電路為逆變橋提供穩定的直流輸入電壓,應用負載頻率跟蹤技術,使電流過零信號與基準橋臂驅動信號同步,通過調節逆變橋基準橋臂與移相橋臂的驅動信號之間的移相角,盡而改變輸出電壓脈寬,使得負載輸出的正負交替電壓之間插入一個零電壓區,從而調節輸出電壓的有效值,實現功率調節。在這種控制方案下電路中的功率開關器件易實現ZVS或ZCS軟開關,減少了開關損耗和電磁干擾,同時調功范圍寬、速度快、功率因數高、負載適應性好,克服了整流調功和PFM調功的缺點,是目前一種較好的控制方案。而根據輸出電壓基波和輸出電流的相位關系有三種移相調功方式：

    （1）容性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位滯后輸出電流

    （2）諧振移相PWM調功方式輸出電壓基波與輸出電流同相位

    （3）感性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位超前輸出電流。